DE102014213464A1 - Verfahren zur kombinierten Dual-Energy-Mammographie- und Tomosynthesebildgebung und Tomosynthesegerät - Google Patents

Verfahren zur kombinierten Dual-Energy-Mammographie- und Tomosynthesebildgebung und Tomosynthesegerät Download PDF

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Abstract

Verfahren zur kombinierten Dual-Energy-Mammographie- und Tomosynthesebildgebung eines vorbestimmten Volumens eines Untersuchungsobjekts während eines Kontrastmitteldurchflusses mittels eines Tomosynthesegeräts, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Einstellen einer hohen Energiezufuhr einer Röntgenquelle des Tomosynthesegeräts für eine hohe Strahlenenergie, – Erstellen eines Vor-Bildes des vorbestimmten Volumens mit der hohen Strahlenenergie, – Berechnen von Aufnahmeparametern des Tomosynthesegeräts für Hochenergiebilder, für Niedrigenergiebilder und für Niedrigenergie-Tomosynthesescans mittels einer AEC-Vorrichtung (Automatic Exposure Control) aus dem Vor-Bild, – Erstellen eines zweidimensionalen Hochenergiebilds des vorbestimmten Volumens mit der hohen Strahlenenergie unter Verwendung der für Hochenergiebilder berechneten Aufnahmeparameter, – Nach dem Hochenergiebild Einstellen einer niedrigen Energiezufuhr der Röntgenquelle des Tomosynthesegeräts für eine niedrige Strahlenenergie, wobei die hohe Strahlenenergie wesentlich höher als die niedrige Strahlenenergie ist, – Erstellen eines zweidimensionalen Niedrigenergiebilds des vorbestimmten Volumens mit der niedrigen Strahlenenergie unter Verwendung der für Niedrigenergiebilder berechneten Aufnahmeparameter, und – Erstellen eines Niedrigenergie-Tomosynthesescans des vorbestimmten Volumens unter Verwendung der für den Niedrigenergie-Tomosynthesescan berechneten Aufnahmeparameter, wobei das Niedrigenergiebild während des Niedrigenergie-Tomosynthesescans erstellt wird

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kombinierten Dual-Energy-Mammographie- und Tomosynthesebildgebung eines vorbestimmten Volumens eines Untersuchungsobjekts während eines Kontrastmitteldurchflusses mittels eines Tomosynthesegeräts gemäß dem Patentanspruch 1 sowie ein Tomosynthesegerät zur Durchführung eines derartigen Verfahrens gemäß dem Patentanspruch 10.
  • In der Mammographie-Röntgenbildgebung sind Tomosynthesescans der Mamma und deren dreidimensionale Rekonstruktionen zu Schichtbildern Stand der Technik als Diagnostikverfahren, während zweidimensionale Mammografiebilder (Mammogramme) vor allem für Überwachungsprozesse und als Vergleichsbilder mit Voraufnahmen verwendet werden. Unter der (digitalen) Tomosynthese wird eine Kombination aus einer digitalen Bilderfassung und Bildbearbeitung bei einer geringen Bewegung der Röntgenquelle verstanden. Die Tomosynthese besitzt Ähnlichkeiten mit der Computertomographie (CT), wird allerdings als separate Technik angesehen. Während bei der Computertomographie Projektionsbilder während einer vollständigen 360° Drehung der Röntgenquelle um das Untersuchungsobjekt herum erstellt werden, schwenkt die Röntgenquelle bei der Tomosynthese nur um einen kleinen Winkel von beispielsweise 40°, wobei nur eine geringe Anzahl von Projektionsbildern (typischerweise zwischen 7 und 60) erstellt werden. Durch den Einsatz von hoch auflösenden Detektoren kann eine sehr hohe Auflösung in Ebenen senkrecht zur so genannten Z-Achse (Achse in Richtung des Tomosynthesewinkels 0° bzw. lotrechte Richtung von der Röntgenquelle zum Detektor bzw. Ausrichtung CC (Cranial-Caudal = vom Kopf zum Fuß)) erzielt werden, auch wenn die Auflösung in Richtung der Z-Achse geringer ist. Im Vergleich zur Mammographie arbeitet die Tomosynthese mit einer geringeren Strahlendosis pro Projektion.
  • Bekannt ist auch der so genannte 2D/3D Kombo-Modus, bei dem innerhalb eines Tomosynthesescans auch zweidimensionale Mammografiebilder aufgenommen werden. Hier wird typischerweise bei eingeschobenem Streustrahlenraster in der zentralen (0° CC) Projektionsrichtung (für CC = Cranial Caudal und MLO = Medio Lateral Oblique) nach der Aufnahme des Vor-Bildes (pre-shot), das zur Berechnung der für die Projektionen erforderlichen mAs dient, ein Hauptschuss an Röntgenstrahlung ausgelöst, der das Mammographiebild erzeugt. Anschließend wird das Streustrahlenraster zurückgefahren und der Tomosynthesescan wird gestartet. Durch diesen Kombo-Modus wird sowohl ein zweidimensionales Mammographiebild (Mammogramm) als auch ein 3D-Schichtbild der Mamma in derselben Lage und unter identischer Kompression erzeugt.
  • Die kontrastverstärkte Dual-Energy Mammographie (Contrast Enhanced Dual Energy Mammography, CEDEM) ist ein relativ neues diagnostisches Verfahren. Hierbei werden bei Kontrastmitteldurchfluss jeweils zweidimensionale Niedrigenergiebilder und zweidimensionale Hochenergiebilder aufgenommen und anschließend voneinander subtrahiert, um die Konzentration des Kontrastmittels sichtbar zu machen. Das Übertragen von CEDEM auf die 3D-Bildgebung ist auch bekannt (Contrast Enhanced Dual Energy Tomosynthesis, CEDET). Virtuelle aus einem Tomosynthesescan berechnete 2D-Mammographiebilder sind auch bekannt, werden jedoch nicht als vollwertiges Äquivalent zu einem aufgenommenen 2D-Mammographiebild anerkannt. Aus der DE 10 2010 041 920 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei welchem zuerst ein Niedrigenergiebild, anschließend ein Hochenergiebild und ein Hochenergie-Tomosynthesescan erstellt werden und das Niedrigenergiebild von dem/den Hochenergiebildern subtrahiert wird.
  • Rasterlose Aufnahmen (also Aufnahme ohne Streustrahlenraster zur Ausfilterung von unerwünschter Streustrahlung) für die kontrastverstärkte Mammografie sind bekannt. In diesen Fällen erfolgt die Streustrahlkorrektur per Software (z.B. Siemens Inspiration PRIME = Progressive Reconstruction Intelligently Minimizing Exposure). Nachteil dieser Lösung ist, dass sie nicht mit einem Tomosynthesescan (aus verschiedenen Projektionsrichtungen) verbunden ist und immer zu anderer Brustpositionierung führt, die eine Diagnostik erschwert (z.B. durch schlechte Positionierung, nipple retraction, Abschneiden des Gewebes nahe der Brustwand etc.) oder alternativ zu einer deutlich längeren Brustkompression für die Patientin führt.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, welches die Nachteile des Standes der Technik überwindet; des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein für die Durchführung des Verfahrens geeignetes Röntgengerät bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur kombinierten Dual-Energy-Mammographie- und Tomosynthesebildgebung eines vorbestimmten Volumens eines Untersuchungsobjekts während eines Kontrastmitteldurchflusses mittels eines Tomosynthesegeräts gemäß dem Patentanspruch 1 und von einem Tomosynthesegerät gemäß dem Patentanspruch 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der zugehörigen Unteransprüche.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur kombinierten Dual-Energy-Mammographie- und Tomosynthesebildgebung eines vorbestimmten Volumens eines Untersuchungsobjekts während eines Kontrastmitteldurchflusses mittels eines Tomosynthesegeräts, umfasst die folgenden Schritte:
    • – Einstellen einer hohen Energiezufuhr einer Röntgenquelle des Tomosynthesegeräts für eine hohe Strahlenenergie,
    • – Erstellen eines Vor-Bildes des vorbestimmten Volumens mit der hohen Strahlenenergie,
    • – Berechnen von Aufnahmeparametern des Tomosynthesegeräts für Hochenergiebilder, für Niedrigenergiebilder und für Niedrigenergie-Tomosynthesescans mittels einer AEC-Vorrichtung (Automatic Exposure Control) aus dem Vor-Bild,
    • – Erstellen eines zweidimensionalen Hochenergiebilds des vorbestimmten Volumens mit der hohen Strahlenenergie unter Verwendung der für Hochenergiebilder berechneten Aufnahmeparameter,
    • – Nach dem Hochenergiebild Einstellen einer niedrigen Energiezufuhr der Röntgenquelle des Tomosynthesegeräts für eine niedrige Strahlenenergie, wobei die hohe Strahlenenergie wesentlich höher als die niedrige Strahlenenergie ist,
    • – Erstellen eines zweidimensionalen Niedrigenergiebilds des vorbestimmten Volumens mit der niedrigen Strahlenenergie unter Verwendung der für Niedrigenergiebilder berechneten Aufnahmeparameter, und
    • – Erstellen eines Niedrigenergie-Tomosynthesescans des vorbestimmten Volumens unter Verwendung der für den Niedrigenergie-Tomosynthesescan berechneten Aufnahmeparameter, wobei das Niedrigenergiebild während des Niedrigenergie-Tomosynthesescans erstellt wird.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, auf einfache Weise und in sehr kurzer Zeit aus einem kombinierten Scan sowohl ein kontrastverstärktes Mammogramm als auch eine 3D Schichtansicht der Brust bei identischer Lage und Kompression der Mamma erzeugt werden können, wobei die auf die Mamma wirkende Röntgendosis signifikant reduziert werden kann, z.B. typischerweise um bis zu 30 %. Zusätzlich ist es durch das erfindungsgemäße Verfahren auch möglich, ein synthetisches Mammogramms zusätzlich als dritte Ansicht neben dem Tomosynthesescan und dem rekombinierten kontrastverstärkten Mammogramm zu erzeugen. Durch die optimal Abfolge der Scans entfallen Wartezeiten, welche bei bekannten Verfahren für das Umschalten des Röntgenfensters anfallen, da der Umschaltvorgang auf einfache Weise während der Anfahrt des äußeren Scanwinkels erfolgen kann. Die Berechnung der Aufnahmeparameter kann ebenfalls schnell und einfach aus dem Hochenergie-Vorbild durchgeführt werden. Insgesamt ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine umfassende und gleichzeitig für den Patienten sichere und schonende Untersuchung.
  • In vorteilhafter Weise für eine optimale Bildverarbeitung und Darstellung der Untersuchungsergebnisse werden zusätzlich die folgenden Schritte durchgeführt:
    • – Subtrahieren des zweidimensionalen Niedrigenergiebildes von dem zweidimensionalen Hochenergiebild, um ein Ergebnis zu erzeugen, mit welchem die Konzentration des Kontrastmittels sichtbar ist, und
    • – Rekonstruktion der Bilddaten des Niedrigenergie-Tomosynthesescans zu einem dreidimensionalen Volumenbild.
  • Auf diese Weise wird zumindest ein optimales kontrastverstärktes Dual Energy Mammogramm erzeugt.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung werden alle Bilder ohne die Verwendung eines Streustrahlenrasters im Strahlengang aufgenommen. Hierfür wird z.B. bei Vorhandensein eines verfahrbaren Streustrahlenrasters dieses vor der Durchführung des Verfahrens aus dem Strahlengang bewegt und dort belassen. Ohne das Streustrahlenraster entfallen Artefakte durch Rasterbewegungen (sog. Rasterlinien) im kontrastverstärkten Mammogramm, was eine verbesserte Bildgebung bewirkt. Bei bekannten Verfahren ist es üblich, das Streustrahlenraster ein- und wieder auszufahren. Im Vergleich hierzu kann bei dem Verfahren der Erfindung Zeit gespart werden, da die Rasterbewegungen, wie das Zurückfahren, entfallen.
  • In vorteilhafter Weise für eine qualitativ hochwertige Röntgenbildgebung werden eine erste Röntgenfiltereinstellung während der Aufnahme des Hochenergiebildes und eine sich von der ersten Röntgenfiltereinstellung unterscheidende zweite Röntgenfiltereinstellung während der Aufnahme des Niedrigenergiebildes und des Niedrigenergie-Tomosynthesescans verwendet. Eine Umschaltung zwischen den Filtereinstellungen erfolgt nach der Durchführung des zweidimensionalen Hochenergiebildes. Als Filter können z.B. Ti-, Rh- oder Cu-Filter verwendet werden, wobei sich diese bei der Hoch- und bei der Niedrigenergiebildgebung z.B. in ihrer Dicke unterscheiden können.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Lagerung des Untersuchungsobjekts während des Verfahrens nicht verändert. Aufgrund der Abfolge des Verfahrens können so gute Untersuchungsergebnisse erzeugt werden und gleichzeitig die Untersuchung für den Patienten so komfortabel wie möglich gemacht werden, da unangenehme und langwierige Umpositionierungen eingespart werden.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das zweidimensionale Niedrigenergiebild von einem Projektionsbild des Niedrigenergie-Tomosynthesescans bei einer zentralen Projektionsrichtung, insbesondere bei einer 0° Cranio-caudalen Ausrichtung, der Röntgenquelle gebildet. Durch die Verwendung der zentralen Projektion kann später bei der Erzeugung der kontrastverstärkten Dual Energy Mammographieaufnahme ein optimales Bild erzeugt werden.
  • In vorteilhafter Weise für eine Einsparung von Röntgendosis zum Schutz des Patienten ist während der Aufnahme des zweidimensionalen Niedrigenergiebilds eine Röntgendosis eingestellt ist, welche höher ist als während der Aufnahme des Niedrigenergie-Tomosynthesescans. Die Umschaltung kann auf einfache Weise und ohne Zeitverlust durchgeführt werden.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird eine Streustrahlenkorrektur der aufgenommenen Vorbilder, Hochenergiebilder, Niedrigenergiebilder und/oder Niedrigenergie-Tomosynthesescans mittels eines Softwarealgorithmus durchgeführt. Da die Aufnahmen ohne einen Streustrahlenraster durchgeführt wurden, ist eine solche Korrektur vorteilhaft und kann auf einfache Weise durch bekannte Software erfolgen.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden aus dem Vor-Bild Aufnahmeparameter des Tomosynthesegeräts für zumindest ein weiteres Hochenergiebild, zumindest ein weiteres Niedrigenergiebild und zumindest einen weiteren Niedrigenergie-Tomosynthesescan mittels der AEC-Vorrichtung berechnet und anschließend zum Erstellen der entsprechenden Bilder verwendet. Auf diese Weise können aus einem einmalig erstellten Vor-Bild eine Vielzahl von Aufnahmeparametern für eine Vielzahl von weiteren Bildern auf einfache Weise berechnet werden. Anschließend können die Aufnahmeparameter verwendet werden, z.B. indem ein zweidimensionalen Hochenergiebilds des vorbestimmten Volumens mit der hohen Strahlenenergie unter Verwendung der für Hochenergiebilder berechneten Aufnahmeparametern erstellt wird, eine niedrige Energiezufuhr eingestellt wird, ein zweidimensionales Niedrigenergiebild mit der niedrigen Strahlenenergie unter Verwendung der für Niedrigenergiebilder berechneten Aufnahmeparameter und ein Niedrigenergie-Tomosynthesescans erstellt werden, wobei das Niedrigenergiebild während des Niedrigenergie-Tomosynthesescans erstellt wird. Aus dem Vor-Bild können bei Bedarf beliebig viele Aufnahmeparameter bestimmt werden.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Tomosynthesegerät mit einem Detektor und einer Röntgenquelle zur Emission von auf den Detektor gerichteten Röntgenstrahlen verwendet, wobei zwischen der Röntgenquelle und dem Detektor ein Untersuchungsobjekt derart positionierbar ist, dass die Röntgenstrahlen ein vorbestimmtes Volumen des Untersuchungsobjekts durchlaufen, bevor sie auf den Detektor auftreffen, wobei das Tomosynthesegerät eine Steuerung zur Ansteuerung der Röntgenquelle und des Detektors und eine Bildrecheneinheit zum Empfang von von dem Detektor erfassten Daten des vorbestimmten Volumens und zur Erstellung von 2D-Hochenergie- und Niedrigenergiebildern und 3D-Niedrigenergie-Tomosynthesescans umfasst, wobei die Röntgenquelle mit einer hohen Energiezufuhr für eine hohe Strahlenenergie und umschaltbar mit einer niedrigen Energiezufuhr für eine niedrige Strahlenenergie einstellbar ist, und wobei das Tomosynthesegerät eine AEC-Vorrichtung zur Berechnung von Aufnahmeparametern für Hochenergiebilder, für Niedrigenergiebilder und für Niedrigenergie-Tomosynthesescans aus einem Vor-Bild aufweist.
  • In vorteilhafter Weise für eine schnelle und einfache Auswertung der Messergebnisse ist die Bildrecheneinheit zur Erzeugung eines Ergebnisses, welches eine Konzentration eines Kontrastmittels in dem vorbestimmten Volumenabschnitt darstellt, ausgebildet.
  • Das Tomosynthesegerät weist außerdem zweckmäßigerweise eine Röntgenfiltervorrichtung mit mindestens zwei Röntgenfiltereinstellungen auf, wobei insbesondere eine erste Röntgenfiltereinstellung für ein Hochenergiebild und eine zweite Röntgenfiltereinstellung für ein Nierdrigenergiebild optimiert ist.
  • Das Tomosynthesegerät weist in vorteilhafter Weise ein Streustrahlenraster, welches in den Strahlengang der Röntgenstrahlen einbringbar und aus diesem entfernbar angeordnet ist.
  • Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert, ohne dass dadurch eine Beschränkung der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele erfolgt. Es zeigen:
  • 1 ein Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 2 ein erweiterter Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
  • 3 eine Ansicht eines typischen Mammographie-Tomosynthesegeräts mit angedeuteter Schwenkbahn der Röntgenquelle.
  • In der 1 ist der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zur kombinierten Dual-Energy-Mammographie- und Tomosynthesebildgebung gezeigt, durch welches auf einfache Weise und in sehr kurzer Zeit aus einem kombinierten Scan sowohl ein kontrastverstärktes Mammogramm als auch eine 3D Schichtansicht der Brust bei identischer Lage und Kompression der Mamma/Brust erzeugt werden kann, wobei die Kompressionsdauer der Mamma minimiert und die auf die Mamma wirkende Röntgendosis signifikant reduziert wird.
  • Vor dem Beginn des Verfahrens wird eine Brust einer Patientin oder eines Patienten positioniert, z.B. indem die Brust mittels einer Kompressionsplatte auf dem Röntgendetektor angeordnet wird. Für eine verbesserte Bildqualität kann außerdem unmittelbar vor Beginn des Verfahrens ein Kontrastmittel der Patientin oder dem Patienten gegeben (gespritzt) werden. Das gesamte Verfahren wird bevorzugt ohne die Verwendung eines Streustrahlenrasters durchgeführt. Weist das für das Verfahren verwendete Tomosynthesegerät ein Streustrahlenraster auf, so wird dieses vor der Durchführung des Verfahrens aus dem Strahlengang bewegt.
  • In einem ersten Schritt 10 wird eine hohe Energiezufuhr, also eine hohe Röntgenstrahlenenergie zur Aufnahme von Hochenergiebildern, eingestellt. Eine solche hohe Röntgenstrahlenenergie kann z.B. im Bereich von 40 bis 50 kVp liegen, während z.B. typische niedrige Röntgenstrahlenenergien im Bereich von 20 bis 35 kVp sein können. Im Allgemeinen wird dies über die Röhrenspannung geregelt. Zusammen mit der Einstellung der hohen Energiezufuhr kann auch ein geeigneter Hochenergie-Röntgenfilter ausgewählt und eingestellt werden. Ein solcher Hochenergie-Röntgenfilter kann z.B. aus Titan oder Kupfer gebildet sein oder zumindest teilweise diese Materialien enthalten.
  • Anschließend wird in einem zweiten Schritt 11 ein sogenannter Preshot, also ein Vor-Bild, des vorbestimmten Bereichs der Brust des Patienten oder der Patientin aufgenommen. Ein solches Vor-Bild wird im Allgemeinen mit einer sehr kleinen Aufnahmedauer aufgenommen, um die Röntgendosis gering zu halten und die Patientin/den Patienten nicht zu stark mit Strahlung zu belasten. Auch wird ein solches Vor-Bild, ebenso wie im Allgemeinen die einzelnen 2D-Bilder, in einer zentralen Projektionsrichtung, insbesondere z.B. bei einer 0° Cranio-caudalen (CC) oder einer Medio Lateral Oblique (MLO) Ausrichtung, der Röntgenquelle aufgenommen.
  • In einem dritten Schritt 12 werden aus dem aus dem Röntgendetektor ausgelesenen Vor-Bild alle notwendigen Aufnahmeparameter für die übrigen Bilder bestimmt, indem sie mittels einer sogenannten einer AEC-Vorrichtung (Automatic Exposure Control) bestimmt bzw. berechnet werden. Es werden dabei zumindest das für das 2D-Hochenergiebild, für das 2D-Niedrigenergiebild und für den Niedrigenergie-Tomosynthesescan jeweils geeignete Röhrenstrom-Zeit-Produkt (mAs) berechnet. AEC-Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und sind bei den meisten bekannten Röntgengeräten implementiert.
  • In einem vierten Schritt 13 wird anschließend unter Verwendung des entsprechenden von der AEC-Vorrichtung bestimmten Röhrenstrom-Zeit-Produkts (mAs) ein 2D-Hochenergiebild aufgenommen und aus dem Röntgendetektor ausgelesen. Anschließend wird in einem fünften Schritt 14 eine niedrige Energiezufuhr, also eine niedrige Röntgenstrahlenenergie zur Aufnahme von Niedrigenergiebildern, eingestellt. Im Allgemeinen wird dies wiederum über die Röhrenspannung geregelt. Zusätzlich kann auch der oder die Röntgenfilter verändert und ein für Niedrigenergiebilder geeigneter Filter ausgewählt und eingestellt werden (z.B. Filter mit geringerer Dicke als bei der Hochenergiebildgebung.
  • Anschließend wird unter Verwendung der mittels der AEC-Vorrichtung berechneten Aufnahmeparameter in einem sechsten Schritt 15 ein Niedrigenergie-Tomosynthesescan aufgenommen und aus dem Röntgendetektor ausgelesen. Dafür wird eine Anzahl (ca. zwischen 7 und 60) von Projektionsbildern des vorbestimmten Volumens der Brust des Patienten/der Patientin bei verschiedenen Projektionswinkeln aufgenommen. In den sechsten Schritt 15 integriert ist der siebte Schritt 16, bei welchem ein 2D-Niedrigenergiebild aufgenommen wird. Dies ist dadurch realisiert, dass z.B. die zentrale Projektion (O° Ausrichtung CC) des Niedrigenergie-Tomosynthesescans von dem 2D-Niedrigenergiebild gebildet wird. Die Aufnahme des 2D-Niedrigenergiebildes kann sich z.B. von den übrigen Projektionsbildern des Niedrigenergie-Tomosynthesescans durch eine höhere Röntgenstrahlendosis unterscheiden, also bei gleichbleibender Röhrenspannung kann der Röhrenstrom oder die Aufnahmedauer bei dem 2D-Niedrigenergiebild höher sein.
  • Insgesamt werden alle Aufnahmen des Verfahrens ohne die Verwendung eines Streustrahlenrasters durchgeführt. Um dennoch eine Streustrahlenkorrektur der aus dem Röntgendetektor ausgelesenen Aufnahmen und Bilder durchführen zu können, können z.B. bekannte Software-Algorithmen verwendet werden. Ein Beispiel für eine solche Software ist die Siemens Inspiration PRIME (Progressive Reconstruction Intelligently Minimizing Exposure) der Firma Siemens AG.
  • Zur besseren Ausnutzung eines zuvor gespritzten Kontrastmittels werden die Schritte des Verfahrens möglichst schnell nacheinander durchgeführt. Dies ist bei einer automatischen Ansteuerung des Verfahrens z.B. durch eine Steuerungseinheit auf einfache Weise möglich.
  • In der 2 ist eine Erweiterung des in der 1 gezeigten Verfahrens mit zwei weiteren Schritten beschrieben. So werden in einem achten Schritt 23 die ausgelesenen Projektionsaufnahmen des Niedrigenergie-Tomosynthesescans z.B. mittels einer Bildrecheneinheit zu einem 3D-Volumenbild des vorbestimmten Volumens rekonstruiert. Dies wird im Allgemeinen mittels bekannter Rekonstruktionsalgorithmen durchgeführt. Außerdem wird in einem neunten Schritt 24 (wobei dieser auch vor dem achten Schritt oder gleichzeitig mit diesem durchgeführt werden kann) eine gewichtete Subtraktion des 2D-Niedrigenergiebildes von dem 2D-Hochenergiebild durchgeführt wird, wodurch ein sogenanntes rekombiniertes kontrastverstärktes Mammogramm erzeugt wird. Mittels eines solchen rekombinierten kontrastverstärkten Mammogramms ist eine besonders präzise und qualitativ hochwertige Darstellung einer Konzentration eines Kontrastmittels in dem vorbestimmten Volumenabschnitt möglich.
  • Das 2D-Niedrigenergiebild und das 2D-Hochenergiebild sollten im Allgemeinen in derselben Projektionsrichtung der Röntgenquelle aufgenommen worden sein, um eine sinnvolle Kombination durchführen zu können.
  • In der 3 ist ein für die Mammographiebildgebung ausgebildetes Tomosynthesegerät gezeigt, welches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Ein solches Tomosynthesegerät weist eine Röntgenquelle 18 zur Aussendung einer Röntgenstrahlung sowie einen Röntgendetektor 17 zur Detektion der Röntgenstrahlung auf. Zwischen der Röntgenquelle 18 und dem Röntgendetektor 17 wird mittels einer Kompressionsplatte 20 ein Untersuchungsobjekt in Form von einer Brust 21 angeordnet, so dass die Röntgenstrahlung ein vorbestimmtes Volumen des Untersuchungsobjekts durchstrahlt und anschließend auf den Röntgendetektor 17 auftrifft. Die Röntgenquelle 18 ist außerdem schwenkbar angeordnet, so dass sie neben der zentralen Aufnahmeposition 22.1 noch weitere Aufnahmepositionen in unterschiedlichen Projektionsrichtungen in Bezug auf das Untersuchungsobjekt einnehmen kann. Die Schwenkbarkeit ist in der 3 durch den Kreisbogen 29 angedeutet. Eine typische Anzahl von Aufnahmepositionen liegt zwischen 7 und 60.
  • Die Röntgenquelle ist außerdem derart ausgebildet, dass sie zumindest zwei verschieden hohe Strahlenenergien aussenden kann, also insbesondere eine hohe Strahlenenergie und eine niedrige Strahlenenergie. Hierfür werden im Allgemeinen verschieden hohe Röhrenspannungen eingestellt und die Röntgenquelle ist zwischen diesen Röhrenspannungen umschaltbar ausgebildet. Außerdem ist eine Röntgenfiltervorrichtung 19 angeordnet, wobei bevorzugt aus mindestens zwei verschiedenen Röntgenfiltern ausgewählt werden kann, welche dann bei entsprechender Einstellung im Strahlengang positioniert werden.
  • Das Tomosynthesegerät weist außerdem eine Steuerungseinheit 26 zur Ansteuerung der Röntgenquelle und des Röntgendetektors sowie zur Ansteuerung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf. Außerdem weist das Tomosynthesegerät eine Bildrecheneinheit 28 auf, welche zum Empfang der von dem Röntgendetektor empfangenen und aus dem Röntgendetektor ausgelesenen Bilddaten des vorbestimmten Volumens des Untersuchungsobjekts und zur Erstellung von 2D-Hochenergie- und Niedrigenergiebildern und 3D-Niedrigenergie-Tomo-synthesescans ausgebildet ist. Außerdem weist das Tomo-synthesegerät eine AEC-Vorrichtung 27 (Automatic Exposure Control) auf, welche zur Berechnung von Aufnahmeparametern für Hochenergiebilder, für Niedrigenergiebilder und für Niedrigenergie-Tomosynthesescans aus Röntgenbildern, insbesondere auch aus einem Vor-Bild, ausgebildet ist. Derartige AEC-Vorrichtungen sind bekannt. Das Tomosynthesegerät weist außerdem einen Streustrahlenraster (nicht gezeigt) auf, welcher in den Strahlengang bewegbar und aus diesem entfernbar angeordnet ist.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem rasterlos ein Hochenergiebild und außerdem ein Niedrigenergiebild innerhalb eines Tomosynthesescans bei gleichbleibender Brustlagerung erstellt wird, besteht darin, dass sowohl ein kontrastverstärktes Mammogramm als auch eine 3D Schichtansicht der Brust bei identischer Lage und Kompression der Brust erzeugt werden können, wobei die Drüsendosis signifikant reduziert werden kann (typischerweise um bis ca. 30 %); zudem fallen Artefakte durch Rasterbewegungen (sog. Rasterlinien) im kontrastverstärkten Mammogramm weg, die Erzeugung eines synthetischen Mammogramms (simuliertes Mammogramm aus Tomosynthesescan) zusätzlich als dritte Ansicht neben dem Tomosynthesescan und der rekombinierten kontrastverstärkten Mammografie möglich wird, die Wartezeiten für die Rasterbewegungen, wie das Zurückfahren, entfallen und die Zeiten für das Umschalten des Röntgenfensters, wie sie bei bisher bekannten Verfahren vorkommen, entfallen, da der Wechsel vorzugsweise während der Anfahrt des äußeren Scanwinkels erfolgen kann.
  • Die Erfindung lässt sich in folgender Weise kurz zusammenfassen: Für eine für einen Patienten/eine Patientin besonders gefahrlose und komfortable Untersuchung der Brust ist ein Verfahren zur kombinierten Dual-Energy-Mammographie- und Tomosynthesebildgebung eines vorbestimmten Volumens eines Untersuchungsobjekts während eines Kontrastmitteldurchflusses mittels eines Tomosynthesegeräts vorgesehen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
    • – Einstellen einer hohen Energiezufuhr einer Röntgenquelle des Tomosynthesegeräts für eine hohe Strahlenenergie,
    • – Erstellen eines Vor-Bildes des vorbestimmten Volumens mit der hohen Strahlenenergie,
    • – Berechnen von Aufnahmeparametern des Tomosynthesegeräts für Hochenergiebilder, für Niedrigenergiebilder und für Niedrigenergie-Tomosynthesescans mittels einer AEC-Vorrichtung (Automatic Exposure Control) aus dem Vor-Bild,
    • – Erstellen eines zweidimensionalen Hochenergiebilds des vorbestimmten Volumens mit der hohen Strahlenenergie unter Verwendung der für Hochenergiebilder berechneten Aufnahmeparameter,
    • – Nach dem Hochenergiebild Einstellen einer niedrigen Energiezufuhr der Röntgenquelle des Tomosynthesegeräts für eine niedrige Strahlenenergie, wobei die hohe Strahlenenergie wesentlich höher als die niedrige Strahlenenergie ist,
    • – Erstellen eines zweidimensionalen Niedrigenergiebilds des vorbestimmten Volumens mit der niedrigen Strahlenenergie unter Verwendung der für Niedrigenergiebilder berechneten Aufnahmeparameter, und
    • – Erstellen eines Niedrigenergie-Tomosynthesescans des vorbestimmten Volumens unter Verwendung der für den Niedrigenergie-Tomosynthesescan berechneten Aufnahmeparameter, wobei das Niedrigenergiebild während des Niedrigenergie-Tomosynthesescans erstellt wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010041920 A1 [0004]

Claims (13)

  1. Verfahren zur kombinierten Dual-Energy-Mammographie- und Tomosynthesebildgebung eines vorbestimmten Volumens eines Untersuchungsobjekts während eines Kontrastmitteldurchflusses mittels eines Tomosynthesegeräts, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Einstellen einer hohen Energiezufuhr einer Röntgenquelle des Tomosynthesegeräts für eine hohe Strahlenenergie, – Erstellen eines Vor-Bildes des vorbestimmten Volumens mit der hohen Strahlenenergie, – Berechnen von Aufnahmeparametern des Tomosynthesegeräts für Hochenergiebilder, für Niedrigenergiebilder und für Niedrigenergie-Tomosynthesescans mittels einer AEC-Vorrichtung (Automatic Exposure Control) aus dem Vor-Bild, – Erstellen eines zweidimensionalen Hochenergiebilds des vorbestimmten Volumens mit der hohen Strahlenenergie unter Verwendung der für Hochenergiebilder berechneten Aufnahmeparameter, – Nach dem Hochenergiebild Einstellen einer niedrigen Energiezufuhr der Röntgenquelle des Tomosynthesegeräts für eine niedrige Strahlenenergie, wobei die hohe Strahlenenergie wesentlich höher als die niedrige Strahlenenergie ist, – Erstellen eines zweidimensionalen Niedrigenergiebilds des vorbestimmten Volumens mit der niedrigen Strahlenenergie unter Verwendung der für Niedrigenergiebilder berechneten Aufnahmeparameter, und – Erstellen eines Niedrigenergie-Tomosynthesescans des vorbestimmten Volumens unter Verwendung der für den Niedrigenergie-Tomosynthesescan berechneten Aufnahmeparameter, wobei das Niedrigenergiebild während des Niedrigenergie-Tomosynthesescans erstellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, mit den folgenden zusätzlichen Schritten: – Subtrahieren des zweidimensionalen Niedrigenergiebildes von dem zweidimensionalen Hochenergiebild, um ein Ergebnis zu erzeugen, mit welchem die Konzentration des Kontrastmittels sichtbar ist, und – Rekonstruktion der Bilddaten des Niedrigenergie-Tomosynthesescans zu einem dreidimensionalen Volumenbild.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei alle Bilder ohne die Verwendung eines Streustrahlenrasters im Strahlengang aufgenommen werden.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine erste Röntgenfiltereinstellung während der Aufnahme des Hochenergiebildes und eine sich von der ersten Röntgenfiltereinstellung unterscheidende zweite Röntgenfiltereinstellung während der Aufnahme des Niedrigenergiebildes und des Niedrigenergie-Tomosynthesescans verwendet werden.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Lagerung des Untersuchungsobjekts während des Verfahrens nicht verändert wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zweidimensionale Niedrigenergiebild von einem Projektionsbild des Niedrigenergie-Tomosynthesescans bei einer zentralen Projektionsrichtung, insbesondere bei einer 0° Cranio-caudalen Ausrichtung, der Röntgenquelle gebildet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei während der Aufnahme des zweidimensionalen Niedrigenergiebilds eine Röntgendosis eingestellt ist, welche höher ist als während der Aufnahme des Niedrigenergie-Tomosynthesescans.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Streustrahlenkorrektur der aufgenommenen Vorbilder, Hochenergiebilder, Niedrigenergiebilder und/oder Niedrigenergie-Tomosynthesescans mittels eines Softwarealgorithmus durchgeführt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei aus dem Vor-Bild Aufnahmeparameter des Tomosynthesegeräts für zumindest ein weiteres Hochenergiebild, zumindest ein weiteres Niedrigenergiebild und zumindest einen weiteren Niedrigenergie-Tomosynthesescan mittels der AEC-Vorrichtung berechnet und anschließend zum Erstellen der entsprechenden Bilder verwendet werden.
  10. Tomosynthesegerät zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einem Röntgendetektor (17) und einer Röntgenquelle (18) zur Emission von auf den Röntgendetektor (17) gerichteten Röntgenstrahlen, wobei zwischen der Röntgenquelle (18) und dem Röntgendetektor (17) ein Untersuchungsobjekt derart positionierbar ist, dass die Röntgenstrahlen ein vorbestimmtes Volumen des Untersuchungsobjekts durchlaufen, bevor sie auf den Röntgendetektor (17) auftreffen, wobei das Tomosynthesegerät eine Steuerungseinheit (26) zur Ansteuerung der Röntgenquelle (18) und des Röntgendetektors (19) und eine Bildrecheneinheit (28) zum Empfang von von dem Röntgendetektor (17) erfassten Daten des vorbestimmten Volumens und zur Erstellung von 2D-Hochenergie- und Niedrigenergiebildern und 3D-Niedrigenergie-Tomosynthesescans umfasst, wobei die Röntgenquelle (18) mit einer hohen Energiezufuhr für eine hohe Strahlenenergie und umschaltbar mit einer niedrigen Energiezufuhr für eine niedrige Strahlenenergie einstellbar ist, und wobei das Tomosynthesegerät eine AEC-Vorrichtung (27) zur Berechnung von Aufnahmeparametern für Hochenergiebilder, für Niedrigenergiebilder und für Niedrigenergie-Tomosynthesescans aus einem Vor-Bild aufweist.
  11. Tomosynthesegerät nach Anspruch 10, wobei die Bildrecheneinheit (28) zur Erzeugung eines Ergebnisses, welches eine Konzentration eines Kontrastmittels in dem vorbestimmten Volumenabschnitt darstellt, ausgebildet ist.
  12. Tomosynthesegerät nach Anspruch 10 oder 11, aufweisend eine Röntgenfiltervorrichtung (19) mit mindestens zwei Röntgenfiltereinstellungen.
  13. Tomosynthesegerät nach einem der Ansprüche 10 bis 12, aufweisend ein Streustrahlenraster, welches in den Strahlengang der Röntgenstrahlen einbringbar angeordnet ist.
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